EP3328923A1 - Procédé de préparation de matrices poreuse polymères biocompatibles et biodegradables trimensionnelles et leurs applications - Google Patents

Procédé de préparation de matrices poreuse polymères biocompatibles et biodegradables trimensionnelles et leurs applications

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Publication number
EP3328923A1
EP3328923A1 EP16770035.0A EP16770035A EP3328923A1 EP 3328923 A1 EP3328923 A1 EP 3328923A1 EP 16770035 A EP16770035 A EP 16770035A EP 3328923 A1 EP3328923 A1 EP 3328923A1
Authority
EP
European Patent Office
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foam
matrix
biocompatible
aqueous solution
matrices
Prior art date
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Pending
Application number
EP16770035.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Sophie GIROD FULLANA
Brigitte Sallerin
Raya BUSHKALOVA
Caroline Ceccaldi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM
Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse
Universite Toulouse III Paul Sabatier
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM
Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse
Universite Toulouse III Paul Sabatier
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM, Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse, Universite Toulouse III Paul Sabatier filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
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Definitions

  • the present invention relates to a process for preparing a biocompatible and biodegradable porous three-dimensional polymer matrix, to the porous polymer matrix obtained by such a method, as well as to its uses, in particular as a support and for cell culture or in Regenerative medicine, especially for cardiac cell therapy.
  • porous biomaterials capable of generating a biomimetic environment conducive to the maintenance of MSCs, while allowing administration in the form of "patch" on the surface of the injured organ, is an advance in this field, and makes the subject of intensive research.
  • Polymer matrices are widely used in the tissue engineering sector. Generally, there are two main types of matrices: those using polymers of synthetic origin and those based on polymers of natural origin, the latter being preferred because of their better biocompatibility and the possibility of synthesis of matrices without organic solvents or toxic reaction intermediates, temperatures and pHs compatible with cell survival.
  • alginate has been shown to be the polymer of choice in tissue engineering because of its excellent in vivo biocompatibility, attributed to its polysaccharide nature, and the fact that its network structure is similar to that of the extracellular matrix (ECM) of living tissues.
  • ECM extracellular matrix
  • Andersen T. et al. describe macroporous open-pore, interconnected alginate-based sponges and their potential applications for cell encapsulation, drug delivery and wound healing.
  • These macroporous sponges are prepared by gelling a solution of alginate, calcium carbonate and a plasticizer in the presence of a divalent cation, said solution being previously agitated at high speed to incorporate air bubbles.
  • xerogel a highly porous structure
  • alginate xerogels are of limited commercial interest for all applications requiring implantation. Indeed, they have a porosity favorable to cell culture but which, on the other hand, gives them a low mechanical strength. In addition, it is difficult to maintain their initial 3D structure (responsible for their biocompatibility, their biomimicry and their seeding capacity) after this type of drying.
  • US Pat. No. 6,425,918 also describes a process for preparing polysaccharide-based matrices such as alginates, carrageenans, gellan gum, xanthan gum, chitosan, etc., consisting in a first step of gelling a solution. of a polysaccharide in the presence of an agent crosslinking, then in a second step to freeze the gel thus obtained, before drying by lyophilization in a third step.
  • the matrices obtained according to this process (cryogels) exhibit improved mechanical strength compared to the alginate xerogels described in Andersen T. et al. (Pre-quoted).
  • the beads are then exposed to a vacuum to modify their porosity.
  • glutaraldehyde allows the crosslinking of gelatin or chitosan via covalent bonds.
  • glutaraldehyde is toxic to cells.
  • the addition of chitosan in a second step results in the formation of a shell around the microspheres and a non-homogeneous distribution thereof within the structure of the final material.
  • the simple use of sodium bicarbonate results in the formation of bubbles and therefore a non-interconnected porosity in the beads.
  • the vacuum drying step used at the end of the process causes the interconnection of the pores via the rupture of the thinnest walls of the porous structure but leads to a population of pores with random dimensions and which are not necessarily adapted to applications. of cell culture.
  • the inventors have therefore set themselves the goal of developing a preparation process that makes it possible to access three-dimensional, biocompatible and biodegradable polymer matrices which combine good properties of mechanical strength while having an open and interconnected pore network. meeting the criteria of seeding capacity, biocompatibility and biomimicry to allow their use as cell support and / or for cell culture, as well as in tissue therapy, especially in cardiac tissue therapy.
  • the subject of the present invention is therefore a process for preparing a biocompatible and biodegradable polymer matrix comprising an open and interconnected pore network, said process comprising at least the following steps:
  • biocompatible and biodegradable polymer matrices comprising an open and interconnected network of pores allowing their use for cell culture and also having a sufficient mechanical strength and elasticity to allow their use in cell therapy, especially in cardiac cell therapy.
  • biocompatible used in the present description to qualify said polymer matrix or a substance, such as for example an anionic polysaccharide or a cationic polymer, means that said material or said substance does not interfere with or degrade not the biological environment in which he / she is used.
  • open and interconnected pores means that the polymer matrix has an open porosity, that is, a porosity that is accessed from outside the matrix, and that said pores communicate with each other to form a three-dimensional network.
  • the biocompatible anionic polysaccharide (s) that may be used according to the invention preferably have an average molecular weight (Mw A ) greater than or equal to 75,000 Daltons, preferably ranging from about 75,000 to 250,000 Daltons, and even more preferably from 140,000 to 240 000 Daltons approx.
  • Mw A average molecular weight
  • biocompatible anionic polysaccharide (s) that can be used according to the invention are preferably chosen from modified alginates and alginates, pectins, cellulose derivatives, polysaccharide gums such as agar-agar, xanthan gum and gellan gum, and carrageenans. , modified dextrans and hyaluronic acid.
  • the biocompatible anionic polysaccharide (s) are chosen from modified alginates and alginates.
  • alginates comprising 32 to 61% of mannuronic acid (M) units, and 39 to 68% of guluronic acid (G) units relative to the total number of units constituting said alginates, are particularly preferred. and wherein the M / G ratio ranges from 0.47 to 1.56.
  • alginates having at least 60% by number of units G such as the products sold under the trade names ® Pronova UP MVG, Pronova UP LVG ®, ® and alginate Alginate SLG20 SLG100 ® by Novamatrix company, alginates having at least 50% by number of M units such as the products sold under the trade names Pronova UP MVM ®, Pronova UP LVM ®, ® SLM20 alginate and alginate SLMIOO ® by the company Novamatrix, or the sodium alginates sold under the trade names Alginate Medium Viscosity and Alginate High Viscosity by the company Sigma-Aldrich.
  • the biocompatible anionic polysaccharide is a sodium alginate having a viscosity greater than or equal to 2000 mPa-s and an average molecular mass of between 80 000 and 120 000 Da inclusive.
  • modified alginate means an alginate whose basic structure is functionalized with one or more groups, in particular with one or more peptides, such as, for example, tripeptides compounds of L-arginine, glycine, and L-aspartic acid (RGD peptides), which are peptides involved in cell adhesion.
  • modified alginates are for example sold under the trade names Novatach ® G RGD, RGD Novatach ® M, Novatach ® G VAPG and Novatach ® M REGV by Novamatrix society.
  • the quantity of anionic polysaccharides present in the aqueous solution of step 1) varies from 0.5 to 8% by weight approximately, and still more preferably from 1 to 3%. about the total weight of said aqueous solution.
  • the biocompatible cationic polymer (s) that can be used according to the present invention preferably have a mean molecular mass (Mwc) of greater than or equal to 100,000 Daltons, more preferentially ranging from about 150,000 to 600,000 Daltons, even more preferably from 190,000 to 310,000 Daltons. About Daltons.
  • Mwc mean molecular mass
  • the biocompatible cationic polymer or polymers that can be used according to the present invention are preferably chosen from cationic polysaccharides, in particular from the group comprising chitosan, particular salt forms of chitosan and chitosan derivatives; and polymers having basic reactive groups such as amine or imine groups among which may be mentioned polyethyleneimines, poly (L-lysines), poly (vinylamines), poly (amino acids) and poly (alkylamines).
  • the biocompatible cationic polymer (s) are preferably chosen from chitosan, particular salt forms of chitosan and chitosan derivatives. Mention may in particular be made of chitosans sold under the trade names Chitosan Low Molecular Weight, Chitosan Medium Molecular Weight and Chitosan High Molecular Weight, Chitosan High Purity Mw 60,000-120,000, Chitosan High Purity Mw 110,000-150,000 and Chitosan High Purity Mw 140,000-220,000 by Sigma-Aldrich, or even Protasan UP CL 113, 114, 213 and 214 by NovaMatrix.
  • chitosans having a viscosity of about 200 to 800 mPa-s, an average molecular weight of between 190,000 and 310,000 Da inclusive and a deacetylation level of greater than 80% are particularly preferred.
  • chitosan which may also be called chitosan salts
  • chitosan derivative means a chitosan whose basic structure is functionalized by one or more functional groups, in particular by one or more groups chosen from carboxymethyl, hydroxybutyl or even a glycerylphosphate-hydroxyethylcellulose group.
  • examples of such derivatives of chitosan there may be mentioned the products sold under the trade name ® Chitoscience or Chitoceuticals carboxymethylchitosan ® by the company HMC +.
  • the amount of cationic polymers present in the aqueous solution of step 1) varies from 0.5 to 15% by weight approximately, and even more preferably from 1 to 2, About 25% by weight based on the total weight of said aqueous solution.
  • the mass ratio anionic polysaccharides (M PA ) / cationic polymers (M PC ) present in the aqueous solution of step 1) varies from 20/80 to 80/20, and more preferably from 40/60 to 60/40 approximately.
  • the total concentration of polymers present in the aqueous solution of step 1) that is to say the sum of the amounts of anionic polysaccharides and of cationic polymers, preferably varies from 1 to 10% by weight approximately, and still more preferably from 1.5 to 3.75% by weight approximately with respect to the mass of the aqueous solution.
  • the aqueous solution prepared in step 1) preferably comprises at least one hydrophilic surfactant whose presence makes it possible to stabilize the foam formed in step 2).
  • hydrophilic surfactant is intended to mean a surfactant having an HLB (Hydrophilic-Lipophilic Balance) value of greater than or equal to 8, and preferably greater than or equal to 12. Their presence in the aqueous solution prepared in step 1) stabilizes the foam formed in step 2).
  • HLB Hydrophilic-Lipophilic Balance
  • hydrophilic surfactant or surfactants are preferably chosen from nonionic surfactants.
  • nonionic surfactants ethoxylated fatty acid and sorbitan esters (polysorbates) such as the products sold under the trade names Eumulgin ® SML20, SMS20 by the BASF company, Montanox ® 20 PPI, Montanox ® 20 API and Montanox ® 80 PPI by Seppic, Alkest ® TW20, TW60, TW80, TW80 K, TW327 by Univar, Carnacel ® TW20 and TW80 by Quimica Delta, and Tween ® 20, 40, 60, 65, 80 and 85 by the company Sigma-Aldrich; nonionic block copolymers polyoxyethylenepolyoxypropylene (also known as poloxamers) such as products sold under the trade names Pluronic ®, particularly Pluronic ® F68, Pluronic ® F 108 ® and Pluronic F 127 by the company Sigma-Aldrich, or Synperonic ® or Kolli
  • the hydrophilic surfactant can also be selected from anionic surfactants, and in particular from sodium dodecyl sulfate as the products sold under the trade names Triton ®, particularly Triton ® X-405 by Sigma-Aldrich, and cetyltrimethylammonium bromide (known by the acronym CTAB).
  • anionic surfactants and in particular from sodium dodecyl sulfate as the products sold under the trade names Triton ®, particularly Triton ® X-405 by Sigma-Aldrich, and cetyltrimethylammonium bromide (known by the acronym CTAB).
  • hydrophilic surfactant (s) may be chosen from certain cationic polymers such as, for example, polyquaterniums, such as in particular Polyquaternium-10.
  • proteins such as albumin and gelatin may also act as hydrophilic surfactants.
  • the hydrophilic surfactant is a nonionic surfactant, and even more preferably a polysorbate or a poloxamer.
  • the hydrophilic surfactant or surfactants preferably represent from 0.01 to 5% by weight, and even more preferably by approximately 1% by weight, relative to the total weight of the aqueous solution of stage 1).
  • the aqueous solution prepared in step 1) can additionally contain one or more plasticizers.
  • the plasticizer (s) is (are) preferably chosen from glycerol, sorbitol and their mixture.
  • the ratio of the plasticizer (s) to the aqueous solution polymers prepared in step 1) may vary from 10: 1 to 2: 1, preferably from 8: 1 to 3: 1, and even more precisely from 6: 1 to 4: 1.
  • the mechanical stirring performed during step 2) is preferably carried out at a speed of rotation greater than or equal to 1500 revolutions per minute (rpm), and even more preferably at a rotation speed ranging from 1500 to 2100 rpm approximately.
  • the duration of the mechanical agitation generally varies from approximately 5 to 120 minutes. Typically it is about 30 minutes.
  • the mechanical agitation is preferably carried out using a conventional blade apparatus.
  • step 2) the foam is formed in the presence of a foaming agent which is then added to the solution prepared in step 1) just before carrying out step 2).
  • the foaming agent (also called “blowing agent” or “gas generating agent”) is preferably selected from sodium bicarbonate and sodium carbonate, and the aqueous solution of step 1) is then brought to an acidic pH, preferably ranging from 4.0 to 6.5 by addition of at least one acidifying agent.
  • the foaming agent then preferably represents from 0.5 to 5% by weight approximately, and even more preferably from 1 to 2% by weight approximately, relative to the mass. total of the aqueous solution prepared in step 1).
  • the acidifying agent may for example be chosen from acetic acid, adipic acid, tartaric acid, glucono-6-lactone and hydrogen peroxide.
  • the acidifying agent (excluding hydrogen peroxide) preferably represents from 0.05 to 15% by weight approximately with respect to the total mass of the aqueous solution. If the acidifying agent is hydrogen peroxide, then its concentration may be up to about 40% by weight relative to the total mass of the aqueous solution.
  • the foam is formed by introducing a gas under pressure into the aqueous solution prepared in step 1)
  • the gas is for example chosen from air, argon and carbon dioxide.
  • the pressure at which said gas is introduced may vary from about 1 to 100 bars.
  • the duration of introduction of said gas under pressure into the aqueous solution may vary from 20 min to about 2 h.
  • step 3) is preferably carried out by bringing the foam obtained in step 2) to a temperature of less than or equal to -10 ° C., and even more preferably to a temperature ranging from -18 to -20. ° C approx.
  • the freezing step 3) is carried out by maintaining the foam obtained in step 2) at a temperature of about -18 ° C for 8 to 24 hours.
  • the freezing step 3) is carried out by quenching the foam obtained in step 2) in a bath of liquid nitrogen at a temperature of -180 ° C.
  • the freezing is fast, of the order of a few seconds.
  • the foam obtained in step 2) can be introduced into a mold so as to give the foam a particular shape after freezing.
  • the freezing step 3) can be followed by a freeze-drying step 3a) of the frozen foam obtained at the end of step 3).
  • the freeze-drying step 3a) can be carried out under vacuum at a temperature ranging from -40 to -50 ° C. and at a pressure ranging from 10 to 100 ⁇ of mercury.
  • the gelling agent used in step 4) of gelling the frozen foam is preferably a solution of at least one salt of a divalent or trivalent cation in a solvent.
  • cations are preferably chosen from inorganic cations such as copper, calcium, aluminum, magnesium, strontium, barium, zinc, chromium, as well as from organic cations such as sodium salts. alkylammonium, polyethyleneimine, poly (vinylamine), poly (amino acids) and poly (alkylamines).
  • the solvent of the gelling agent solution is preferably water, buffered or not.
  • the gelling agent is an aqueous solution of calcium chloride, strontium chloride, calcium gluconate, calcium carbonate, or strontium carbonate.
  • the concentration of the gelling agent solution can vary from about 0.005 M to 1 M, and preferably from about 0.05 to 1 M.
  • the foam is preferably washed several times in order to remove the surfactant, for example using a neutral pH solution such as a buffer solution, for example a buffer based on 4- (2-hydroxyethyl) -1-piperazine ethanesulfonic acid (HEPES buffer).
  • a neutral pH solution such as a buffer solution, for example a buffer based on 4- (2-hydroxyethyl) -1-piperazine ethanesulfonic acid (HEPES buffer).
  • the dehydration step 5) of the gelled foam obtained in step 4) is preferably carried out progressively, by immersion of said gelled foam in successive baths of absolute ethanol of increasing concentrations.
  • the dehydration of the gelled foam can be made by immersions in 3 absolute ethanol baths at 20%, then 3 absolute ethanol baths at 40%, then 3 absolute ethanol baths at 80%, then to finish, 3 baths in 100% absolute ethanol, each of the immersions having a duration of 10 to 15 minutes approximately.
  • the supercritical CO 2 drying step 6) of the dehydrated foam obtained at the end of step 5) is preferably carried out at a temperature ranging from 35 to 50 ° C., and at a pressure ranging from 45 to 95.degree. bars around.
  • the supercritical CO 2 drying step of the dehydrated foam is carried out at a temperature of about 44 ° C, at about 85 bar pressure, for about 25 minutes.
  • the polymer matrix is ready to be used or stored for later use.
  • said matrix is preferably sterilized according to methods well known to those skilled in the art and such as, for example, exposure to UV rays, ⁇ -irradiation, the use of electron beams pulsed or not, d ethylene oxide, autoclaving or contact with an alcohol or with a NOx gas, plasma gas sterilization (Sterrad ® ) provided that none of these methods affect the properties of the final matrix or the characteristics of these components.
  • the biocompatible and biodegradable polymer matrix obtained by implementing the method as defined according to the first subject of the invention is new in itself and constitutes the second object of the invention.
  • the invention therefore also relates to a biocompatible and biodegradable polymer matrix obtained by implementing the method according to the present invention, said matrix being characterized in that it is in the form of a cellular material consisting of a porous polymeric matrix resulting from the gelling of a foam of at least one biocompatible anionic polysaccharide and at least one biocompatible cationic polymer, and in that said matrix:
  • the modulus of elasticity at 50% of strain E is determined using a texturometer sold under the trade name TA-XT2 Texture Analyzer by the company Stable Micro Systems, with a cylindrical piston Plexiglas® (poly (methacrylate)). methyl) with a diameter of 20 mm and a compression speed of 2 mm / s to measure the force required to compress a polymer matrix sample to 50% of its initial height .
  • the modulus of elasticity at 50% deformation is then calculated by applying the following formula:
  • E and F are respectively the elastic modulus (kPa) and the force (in N) necessary to achieve 50% strain and S is the surface of the polymer matrix sample ( in mm 2 ) in contact with the piston.
  • the modulus of elasticity in compression varies from 30 to 45 kPa.
  • said polymer matrix in the rehydrated state preferably has a tensile Young's modulus varying from 0.3 to 20 kPa, preferably from 0.5 to 15 kPa and even more preferably from 1 to 10 kPa.
  • the tensile strength measurements of the polymer matrices in accordance with the invention were carried out after rehydration of dumbbell samples in a "minimum” medium. Essential Medium »(MEM) Complete alpha (MEM has complete) until complete swelling. The measurements were carried out using a TAXT2 texturometer equipped with jaws, according to the protocol described in the article by Andersen et al, Biomacromolecules, 2012 (Standard ASTMD638-10 (Type I)).
  • said polymer matrix preferably has conservation (G ') and loss (G ") modules ranging from 100 to 25,000 Pa.
  • G * is a rheological quantity called complex module.
  • G ' When subjecting a material to a dynamic shear test, it is found that there is a phase difference between the stress applied and the deformation of the material. This reflects viscoelastic phenomena of energy conservation (expressed via the module G ', called conservation module) and energy dissipation (expressed via the module G “called loss module) .
  • the modules G' and G are measured during a rheological test in dynamic (oscillatory) mode according to the method described by Kong HJ et al (Polymer, 2002, 43, 6239-6246).
  • the modules (G ') and (G ") vary from 12,000 to 25,000 Pa for G' and from 1,000 to 3,000 kPa for G".
  • the very nature of the material according to the invention makes its use for cell culture particularly advantageous.
  • a third object of the invention is the use of the biocompatible and biodegradable polymer matrix as obtained by the process as defined according to the first subject of the invention or as defined in the second subject of the invention.
  • invention as a carrier of animal or human cells and / or for the culture of animal or human cells in vitro, in particular of undifferentiated mammalian cells such as, for example, mesenchymal stem cells.
  • the fourth subject of the invention is a cell support comprising a porous polymeric matrix containing animal cells or human, in particular undifferentiated mammalian cells, said support being characterized in that the porous polymer matrix is a matrix as obtained according to the method as defined according to the first subject of the invention or as defined in the second subject of the invention, and in that said cells are predominantly present in the pores of said matrix.
  • the invention also has for fifth object the cell support as defined according to the fourth subject of the invention, for use in regenerative medicine, especially in cell therapy, in particular in cardiac cell therapy.
  • Such a support makes it possible, after implantation, in particular at the level of a lesion of the cardiac muscle, to locate the cells on the implantation site, while protecting them during implantation and keeping them in the undifferentiated state so that to prolong their paracrine effects.
  • the present invention is illustrated by the following exemplary embodiments, to which it is however not limited.
  • the polymer matrices prepared in the following examples were metallic silver sputtered with argon using a device sold under the trade name Sputter Coater S 150B ® by Edwards and observed to using a Jeol JSM-6400 scanning electron microscope at a voltage of 10 kV. For each sample, 10 pore diameter measurements were made on the surface and in cross-section and then the average was calculated.
  • Cubic samples of approximate dimensions 5x5x2.5 mm were cut from the polymer matrices prepared in the examples which follow and introduced in the dry state into the chamber of an ESEM Quanta ® 250 FEG microscope from FEI. Samples were gradually hydrated by controlling the humidity in the chamber which increases gradually from 85 to 99% by regulating the water vapor pressure. The acceleration voltage was set at 15 kV and the temperature at 2 ° C.
  • E and F are respectively the elastic modulus (kPa) and the force (in N) necessary to achieve 50% strain and S is the surface of the sample (in mm 2 ) in contact with the piston.
  • Mechanical resistance (Uniaxial tensile tests):
  • Rat mesenchymal bone marrow (rMSC) stem cell cultures were performed as follows:
  • a culture medium of cells "Minimum Essential Medium” (MEM) alpha full (complete MEM) was prepared by mixing 450 mL of medium MEM, GlutaMAX ® sold under the reference 32561 from Gibco, 5 mL of a mixture Penicillin / Streptomycin (10000 U / ml) sold under the reference 15140 by Gibco and 50 ml of fetal calf serum sold under the reference A 15-043 by PAA.
  • the rMSCs were thawed in 15 mL of complete MEM culture medium preheated to 37 ° C. After centrifugation for 5 min at 1200 rpm, the supernatant was aspirated and the cell pellet was taken up in complete MEM a culture medium. The cells were then seeded in a culture flask at the density of 10,000 cells / cm 2 . The complete MEM culture medium was changed every 2 to 3 days. The cells were confluent and reseeded at the density of 10,000 cells / cm 2 .
  • the rMSCs were washed twice with 1x PB S buffer, then peeled off with trypsin and counted. They were then centrifuged for 5 minutes at 1200 rpm, and the cell pellet was taken up in complete MEM culture medium. 15 L of cell suspension containing 100,000 mRSCs were deposited on the samples of the dry polymer matrices in a 48-well plate, centrifuged for 1 min at 400 g and 25 ° C to obtain homogenous in-depth seeding and finally hydrated in complete MEM culture medium. The plates were maintained under culture conditions at 37 ° C in a 5% CO 2 atmosphere.
  • Fluorescent Markers viability and cytotoxicity test kit sold under the name using calcein AM and PEthidium-III, sold under the name Viability / Cytotoxicity Assay Kit for Live & Dead cells, reference FP-BF4710 by Interchim Fluo Probes ® , France.
  • a cell labeling solution was prepared just before use by diluting the 1/10 markers in a physiological saline mixture / 1/1 (v / v) MEM culture medium so as to obtain a solution of 2 ⁇ markers. of Ethidium-III and 1 ⁇ l of calcein AM. The marking solution was kept in the dark until use.
  • the rMSC cells were washed once with physiological saline / 1/1 (v / v) MEM culture medium and incubated with the labeling solution for 30 min at 37 ° C in the dark. After incubation, the cells were washed with saline and kept in saline at 37 ° C until observation.
  • the in vivo biocompatibility of the polymer matrices was evaluated on 3 female rats of Lewis strain and average weight 200 g.
  • the animal was placed in a gas induction box and received a 4% isoflurane O 2 + gas mixture. After total loss of peripheral reflexes, the animal was placed on the back. Gaseous anesthesia was maintained at 2 or 3% isoflurane.
  • a injection of buprenorphine (100 g / kg) subcutaneously was performed. The abdomen was largely shaved, followed by 70 ° alcohol disinfection. After verifying the depth of the anesthesia and the total loss of peripheral reflexes, a skin incision was performed to expose the pectoral muscles. A flexible "spacer" has been put in place.
  • the polymer matrix was slipped between 2 muscle planes.
  • the muscle pocket was then closed with a suture using a 7/0 Prolene monofilament.
  • the retractor was removed and a peritoneal toilet was performed.
  • the skin surface was closed with 5% Ethilon skin. The entire procedure was performed by a surgeon under a microscope (Zeiss OPM1 FC).
  • the in vivo angiogenic effects of the polymer matrices were evaluated in rats after intramuscular implantation of the matrices.
  • the implantation of the matrices was carried out according to the same protocol as that used above for the evaluation of in vivo biocompatibility.
  • the formation of capillaries and more mature vessels (arterioles) was studied after 28 days of implantation, in immunofluorescence using antibodies directed against von Willebrand factor (VWF) for detecting endothelial cells and against actin alpha smooth muscle ( ⁇ -SMA) to detect arteriolar muscles according to the following protocols:
  • VWF von Willebrand factor
  • ⁇ -SMA actin alpha smooth muscle
  • the matrices were removed, rinsed with saline and immediately fixed with 4% paraformaldehyde (in PBS IX, pH 7.4) for 48 h, then transferred into 70% ethanol. After inclusion in paraffin, histological sections of thickness 4 to 6 ⁇ were made using a microtome. Haematoxylin-eosin histological staining and anti- ⁇ -SMA (smooth muscle actin) and anti-VWF (von Willebrand Factor) immunofluorescent markings were performed. For immunofluorescence markings, the sections on slides were first deparaffected in xylene (3 baths of 5 min), then rehydrated in successive baths of ethanol (5 min each) and finally in water (5 min).
  • Unmasking of the antigenic sites was performed in Tris (10mM) -EDTA (ImM) buffer containing 0.05% Tween20 at 121 ° for 3min. The samples were then permeabilized with Triton (0.5%) and the aldehyde functions of the unreacted fixer were neutralized in a 0.1 M glycine solution (2 baths of 10 min each). The non-specific antigenic sites were saturated with a buffer solution of PBS containing 2% goat serum, 1% bovine serum albumin and 0.2% Triton (30min).
  • the slides were then labeled with an anti- ⁇ -SMA antibody (monoclonal mouse anti-alpha-SMA, A2547, Sigma, dilution 1/1000 e ) and an anti-VWF antibody (VW Factor anti-human rabbit polyclonal, A0082, Dako, dilution 1/200 e ) diluted in saturation buffer solution.
  • an anti- ⁇ -SMA antibody monoclonal mouse anti-alpha-SMA, A2547, Sigma, dilution 1/1000 e
  • an anti-VWF antibody VW Factor anti-human rabbit polyclonal, A0082, Dako, dilution 1/200 e
  • secondary antibodies were added: Alexa Fluor ® 568 goat anti-mouse (Al 1019, Life Technologies) and AlexaFluor ® 488 goat anti-rabbit (Al 1008, Life Technologies) for 30min in the dark.
  • DAPI D9542, Sigma, dilution 0.05 g / ml in PBS, 10 min.
  • the slides were washed and mounted with a coverslip using a fluorescence mounting solution (F4680, Sigma). All steps were performed at room temperature.
  • porous polymer matrices according to the invention based on alginate have been prepared as anionic polysaccharide and as chitosan.
  • cationic biocompatible polymer using different alginate / chitosan mass ratios according to Table 1 below:
  • compositions were prepared:
  • Gelification buffer II (for 500 ml): 5 g of calcium chloride (ie 0.1 M) + 50 g of pure acetic acid and make up to 500 g with Milli-Q ® water (Merck) then homogenize.
  • Polder tested Sodium bicarbonate: NaHCO 3 (Sigma-Aldrich company) - introduced in step 1.
  • Foams having the composition indicated in Table 3 below were then prepared according to the protocol described previously (stages 1 to 6 of the process according to the invention):
  • the gelled foams were then dehydrated by immersing the plates in successive baths of increasing concentration of absolute ethanol: 20%, 40% and 80% at the rate of 3 successive immersions of 10 min in each of the baths, the last dehydration being carried out in a bath of 100% absolute ethanol at the rate of 3 successive immersions of 15 minutes.
  • the gelled and dehydrated foams were then dried with supercritical CO 2 .
  • the foams were removed from the 48-well plates, placed in sample gates which were introduced into the chamber of an E3000 Critical Point Dryer supercritical CO 2 drying apparatus from Quorum Technologies.
  • Supercritical CO 2 drying was carried out at a temperature of 44 ° C under a pressure of 85 bar for 25 minutes. Depressurization of the chamber was performed at a rate of 2 bar / min until the atmospheric pressure was reached. The chamber was then opened and the expected matrices were recovered.
  • FIG. 1 represents the microscopic appearance of the internal structure of the dry or hydrated L + matrices.
  • the images of the dry matrices are obtained in SEM.
  • the images of the hydrated matrices are obtained in environmental SEM by gradually increasing the humidity rate from 85 to 99%.
  • the scale bar corresponds to ⁇ .
  • Figure la corresponds to SEM photos of the dry matrices.
  • the photos of the hydrated matrices were obtained in environmental SEM by progressively increasing the humidity level from 85% (FIG. 1b) to 99% (FIG. 1d), FIG. 1c corresponding to an intermediate hydration state.
  • the scale bar corresponds to 100 ⁇ .
  • FIG. 2 quantification of the pore size of the dry matrices L + (corresponding to the photos in FIG. The displayed values are in the mean form ⁇ standard deviation of the mean. The value of p ⁇ 0.05 is considered significant. * p ⁇ 0.05; ** p ⁇ 0.01; *** p ⁇ 0.001.
  • the surface porosity (pore diameter measured at the surface SEM) is shown in FIG. 2a (pore diameter in ⁇ as a function of the matrices prepared). Porosity in section (transverse pore diameter measured by SEM) is shown in FIG. 2b (transverse pore diameter in ⁇ as a function of prepared matrices).
  • the results show a similarity of porosity between alginate matrices and alginate / chitosan matrices, which are globally superior to that of chitosan matrices alone, although they are all in the porosity domain recognized as being favorable for survival and proliferation. cellular.
  • the matrices of alginate and alginate / chitosan therefore appear more suitable for seeding in 3D.
  • FIG. 3 representing the mechanical properties in compression of the L + matrices hydrated in cell culture medium subjected to three cycles of successive compressions, as well as in the attached FIG. which compares the results obtained with the matrix M40 / 60 L + having undergone the intermediate lyophilization step 3bis to those obtained with the matrix M40 / 60 L " having not undergone said step.
  • Figure 3 statistical comparisons are made versus M 100 / 0. * p ⁇ 0.05; *** p ⁇ 0.001.
  • the differential elastic modulus (in kPa) is a function of the nature of the prepared matrices, the white bars correspond to the first compression cycle, the gray bars to the second compression cycle and the black bars to the third compression cycle.
  • the force in Newton, N is a function of the deformation (in%)
  • the solid curves correspond to the first compression cycle
  • the dashed curves to the second compression cycle
  • FIG. 3 show the synergy linked to the interaction between alginate and chitosan, which results in matrices with optimized mechanical properties compared to matrices based on alginate alone (M 100/0) or chitosan alone.
  • MO / 100 The supercritical CO 2 drying method according to step 6 of the process according to the invention, allowed to obtain aerogels preserving the porosity of the foam generated in step 2) and then during gelation in step 4), and the mechanical properties related to the formation polyelectrolyte complexes of opposite charges.
  • the matrix according to the invention in which the alginate / chitosan ratio is 50/50 (matrix M50 / 50) has the best mechanical strength properties.
  • matrices not in accordance with the invention matrices MO / 100 and M 100/0
  • the "+” signs refer to the presence of living cells (cells appearing in green on observation under a confocal microscope because labeled with calcein AM).
  • the number of "+” refers to the number of detectable living cells. All the matrices contain living cells after 7 days of culture, which demonstrates the biocompatibility of the matrices according to the invention.
  • the matrices obtained by the process according to the invention are well suited for surgical manipulation and implantation without this spoils them;
  • the implantation of matrices does not cause animals to discomfort to move, to feed, etc. ; the implantation does not cause a massive inflammatory reaction nor any other physiological reaction that may endanger the health of the implanted animals;
  • the dies are held in place (at the location of implantation) and retain their integrity (no matrix debris).
  • obtained according to a method of preparation in all respects identical to that of the matrix M40 / 60L + except that the last two steps of dehydration and drying with CO 2 supercritical have been replaced by a new freezing step and a new lyophilization step, said steps being performed under the same conditions as the steps of freezing the foam and lyophilization of the frozen foam described above in Example 1.
  • Said matrix, thus doubly freeze-dried, is called M40 / 60 REF.
  • Each of these two matrices was tested after implantation in the state in the rat (M40 / 60 L + matrix according to the invention and matrix M40 / 60 REF not in accordance with the invention), as well as after prior inoculation with 500,000 CSMr (matrix M40 / 60 L + -CSM according to the invention and matrix M40 / 60 REF-CSM not according to the invention). Each matrix was tested on 2 rats.
  • the evaluations were performed after 28 days of implantation.
  • FIG. 6 gives the number of ⁇ -SMA positive vessels per mm 2 after 28 days of implantation for each of the matrices tested.

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Abstract

La présente invention est relative à un procédé de préparation d'une matrice polymère tridimensionnelle poreuse biocompatible et biodégradable comportant un réseau de pores ouverts et interconnectés, à la matrice polymère poreuse obtenue par un tel procédé, ainsi qu'à ses utilisations, notamment comme support et pour la culture de cellules ou en médecine régénérative, et notamment pour la thérapie cellulaire, en particulier cardiaque. Le procédé de préparation de ladite matrice, comporte les étapes suivantes : 1) la préparation d'une solution aqueuse comprenant au moins un polysaccharide anionique biocompatible et au moins un polymère cationique biocompatible, 2) l'agitation mécanique de ladite solution obtenue ci-dessus à l'étape précédente en présence d'un agent moussant ou d'un gaz sous pression, pour former une mousse, 3) la congélation de la mousse obtenue ci-dessus à l'étape précédente, pour obtenir une mousse congelée, 4) la gélification de la mousse congelée obtenue ci-dessus à l'étape précédente, par ajout à ladite mousse d'au moins un agent gélifiant en solution dans un solvant, pour obtenir une mousse gélifiée, 5) la déshydratation de la mousse gélifiée obtenue ci-dessus à l'étape précédente, pour obtenir une mousse gélifiée déshydratée, puis 6) le séchage de la mousse gélifiée déshydratée obtenue ci-dessus à l'étape précédente, par traitement au CO2supercritique, pour obtenir ladite matrice polymère.

Description

PROCEDE DE PREPARATION DE MATRICES POREUSES POLYMERES BIOCOMPATIBLES ET BIODEGRADABLES TRIMENSIONNELLES ET
LEURS APPLICATIONS
La présente invention est relative à un procédé de préparation d'une matrice polymère tridimensionnelle poreuse biocompatible et biodégradable, à la matrice polymère poreuse obtenue par un tel procédé, ainsi qu'à ses utilisations, notamment comme support et pour la culture de cellules ou en médecine régénérative, en particulier pour la thérapie cellulaire cardiaque.
La thérapie cellulaire est une stratégie thérapeutique prometteuse des syndromes ischémiques cardiaques. En effet, ces derniers sont d'ores et déjà traités chez les patients par greffe autologue de cellules souches mésenchymateuses (CSM) directement injectées dans l'organe lésé, mais le faible taux de survie cellulaire (<15%) dans les trois jours suivant l'injection en limite les effets bénéfiques. Or, la récupération fonctionnelle de l'organe lésé est directement corrélée au nombre de CSM survivantes ; des études récentes ont montré que la régénération de l'organe infarci serait majoritairement due à leur effets paracrines. Dans ce contexte, maintenir la viabilité et de la fonctionnalité des CSM apparaît comme un enjeu majeur pour l'amélioration du rapport bénéfice/risque du traitement des ischémies par thérapie cellulaire.
L'élaboration de biomatériaux poreux, susceptibles de générer un environnement biomimétique favorable au maintien des CSM, tout en permettant une administration sous forme de « patch » à la surface de l'organe lésé, constitue une avancée dans ce domaine, et fait l'objet de recherches intensives.
Une telle approche, ne nécessitant plus l'injection des cellules directement dans le cœur, permettrait d'éviter: 1) la mortalité des cellules injectées, 2) les effets secondaires liés à l'injection intra-parenchymateuse (notamment les saignements) et 3) le danger de la transformation des cellules souches mésenchymateuses en un phénotype non souhaité (ostéoblaste, chondroblaste, adipocyte ou pire cellules cancéreuses). Pour cela, il est nécessaire de développer des matériaux poreux biomimétiques en 3 dimensions (3D) qui localisent les cellules sur le site lésé, les protègent lors de l'implantation et les maintiennent à un stade indifférencié pour prolonger leurs effets paracrines. Pour ce faire, les matériaux poreux tridimensionnels doivent répondre à un cahier des charges précis concernant leur porosité, leur résistance mécanique, et leur élasticité.
Les matrices polymères sont largement utilisées dans le secteur de l'ingénierie tissulaire. Généralement, on distingue deux grands types de matrices : celles faisant appel à des polymères d'origine synthétique et celles à base de polymères d'origine naturelle, ces dernières ayant la préférence en raison de leur meilleure biocompatibilité et de la possibilité de synthèse de matrices sans solvants organiques ou intermédiaires réactionnels toxiques, à des températures et des pH compatibles avec la survie cellulaire.
Au cours des 20 dernières années, l'alginate s'est révélé être le polymère de choix en ingénierie tissulaire en raison de son excellente biocompatibilité in vivo, attribuée à sa nature polysaccharidique, et au fait que la structure de son réseau s'apparente à celle de la matrice extracellulaire (MEC) des tissus vivants. Par exemple, Andersen T. et al. (BioMacromolecules, 2012, 13, 3703-3710) décrivent des éponges macroporeuses à pores ouverts et interconnectés à base d'alginate ainsi que leurs applications potentielles pour l'encapsulation de cellules, la délivrance de médicaments et la cicatrisation. Ces éponges macroporeuses sont préparées par gélification d'une solution d'alginate, de carbonate de calcium et d'un plastifiant en présence d'un cation divalent, ladite solution étant préalablement agitée à haute vitesse pour y incorporer des bulles d'air. Le gel obtenu est ensuite déshydraté par séchage à l'air à 80°C pour conduire à une structure hautement poreuse appelée xérogel. Ces xérogels d'alginate présentent un intérêt commercial limité pour toutes les applications nécessitant une implantation. En effet, ceux-ci présentent une porosité favorable à la culture de cellules mais qui, par contre, leur confère en contre-partie une faible résistance mécanique. De plus, il est difficile de maintenir leur structuration 3D initiale (responsable de leur biocompatibilité, de leur biomimétisme et de leur capacité d'ensemencement) après ce type de séchage.
La demande internationale WO 2007/103208 décrit un procédé de préparation d'épongés biodégradables à porosité ouverte à base d'un polysaccharide tel que le chitosan ou l'acide hyaluronique, consistant à former une mousse humide à partir d'une dispersion aqueuse comprenant un tel polysaccharide, un agent moussant et éventuellement un ou plusieurs ions formant un gel, un plastifiant, un agent de réticulation et un modificateur du pH, puis à mouler et sécher à l'air la mousse ainsi obtenue. Tout comme les éponges d'alginates précédentes, les éponges de polysaccharides ainsi obtenues (xérogels) présentent un réseau poreux ouvert mais des propriétés mécaniques insuffisantes pour une implantation aisée.
Le brevet US 6,425,918 décrit par ailleurs un procédé de préparation de matrices à base de polysaccharides tels que les alginates, les carraghénanes, la gomme gellane, la gomme xanthane, le chitosan, etc .. consistant, dans une première étape, à gélifier une solution d'un polysaccharide en présence d'un agent réticulant, puis dans une deuxième étape à congeler le gel ainsi obtenu, avant de le sécher par lyophilisation dans une troisième étape. Les matrices obtenues selon ce procédé (cryogels) présentent une résistance mécanique améliorée par rapport aux xérogels d'alginate décrits dans Andersen T. et al. (pré-cité). Cependant, il est difficile par ce procédé de moduler la porosité générée par le mode de congélation et de séchage, et de l'adapter aux applications envisagées ; les possibilités de maîtrise des dimensions des pores obtenus sont limitées.
Il a également déjà été proposé, notamment dans l'article de Chhavi Sharma et al, Journal of Applied Polymer Science, 2012, Vol. 127(4), pages 3228-3241, une matrice composée d'une combinaison de 3 polymères alginate/chitosan/gélatine. Cette matrice est préparée à partir d'une mousse obtenue par agitation d'une solution aqueuse d'alginate (2%) et de gélatine (5%) sans utiliser de tensio-actif mais en présence de NaHCO3 pour générer du gaz, ladite mousse étant ensuite additionnée d'une solution de glutaraldéhyde. La mousse d'alginate/gélatine réticulée est ensuite ajoutée, sous forme de bille extrudée dans une solution acide de chitosan contenant du CaCl2 (réticulant de l'alginate). Les billes sont ensuite exposées à un vide pour en modifier la porosité. L'utilisation de glutaraldéhyde permet la réticulation de la gélatine ou du chitosan par l'intermédiaire de liaisons covalentes. Cependant le glutaraldéhyde est toxique pour les cellules. L'ajout du chitosan dans un deuxième temps aboutit à la formation d'une coque autour des microsphères et à une répartition non homogène de celui-ci au sein de la structure du matériau final. Enfin, la simple utilisation du bicarbonate de sodium aboutit à la formation de bulles et donc à une porosité non interconnectée dans les billes. L'étape de séchage sous vide utilisée en fin de procédé provoque l'interconnexion des pores via la rupture des parois les plus fines de la structure poreuse mais conduit à une population de pores aux dimensions aléatoires et qui ne sont pas obligatoirement adaptées à des applications de culture cellulaire.
Il existe donc un besoin pour des matrices polymères biocompatibles et biodégradables qui soient hautement poreuses tout en présentant de bonnes propriétés mécaniques.
Les inventeurs se sont donc donné pour but de mettre au point un procédé de préparation permettant d'accéder à des matrices polymères tridimensionnelles, biocompatibles et biodégradables qui allient à la fois de bonnes propriétés de résistance mécanique tout en comportant un réseau de pores ouverts et interconnectés répondant aux critères de capacité d'ensemencement, de biocompatibilité et de biomimétisme afin de permettre leur utilisation comme support de cellules et/ou pour la culture de cellules, ainsi qu'en thérapie tissulaire, notamment en thérapie tissulaire cardiaque.
La présente invention a donc pour premier objet un procédé de préparation d'une matrice polymère biocompatible et biodégradable comportant un réseau de pores ouverts et interconnectés, ledit procédé comportant au moins les étapes suivantes :
1) la préparation d'une solution aqueuse comprenant au moins un polysaccharide anionique biocompatible et au moins un polymère cationique biocompatible,
2) l'agitation mécanique de ladite solution obtenue ci-dessus à l'étape précédente en présence d'un agent moussant ou d'un gaz sous pression, pour former une mousse,
3) la congélation de la mousse obtenue ci-dessus à l'étape précédente, pour obtenir une mousse congelée,
4) la gélification de la mousse congelée obtenue ci-dessus à l'étape précédente, par ajout à ladite mousse d'au moins un agent gélifiant en solution dans un solvant, pour obtenir une mousse gélifiée,
5) la déshydratation de la mousse gélifiée obtenue ci-dessus à l'étape précédente, pour obtenir une mousse gélifiée déshydratée, puis
6) le séchage de la mousse gélifiée déshydratée obtenue ci-dessus à l'étape précédente, par traitement au CO2 supercritique, pour obtenir ladite matrice polymère.
Grâce au procédé conforme à l'invention, il est maintenant possible de préparer des matrices polymères biocompatibles et biodégradables comportant un réseau de pores ouverts et interconnectés permettant leur utilisation pour la culture de cellules et ayant en outre une résistance mécanique ainsi qu'une élasticité suffisante pour permettre leur utilisation en thérapie cellulaire, notamment en thérapie cellulaire cardiaque.
Selon l'invention, le terme « biocompatible » utilisé dans la présente description pour qualifier ladite matrice polymère ou une substance, telle que par exemple un polysaccharide anionique ou un polymère cationique, signifie que ledit matériau ou ladite substance n'interfère pas et ne dégrade pas le milieu biologique dans lequel il/elle est utilisé(e).
Au sens de la présente invention, l'expression « pores ouverts et interconnectés » signifie que la matrice polymère possède une porosité ouverte, c'est-à-dire une porosité à laquelle on accède depuis l'extérieur de la matrice, et que lesdits pores communiquent entre eux pour former un réseau tridimensionnel.
Le ou les polysaccharides anioniques biocompatibles utilisables selon l'invention ont de préférence une masse moléculaire moyenne (MwA) supérieure ou égale à 75 000 Daltons, de préférence allant de 75 000 à 250 000 Daltons environ, et encore plus préférentiellement de 140 000 à 240 000 Daltons environ.
Le ou les polysaccharides anioniques biocompatibles utilisables selon l'invention sont de préférence choisis parmi les alginates et alginates modifiés, les pectines, les dérivés cellulosiques, les gommes polysaccharidiques telles que l'agar-agar, la gomme xanthane et la gomme gellane, les carraghénanes, les dextranes modifiés et l'acide hyaluronique.
Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, le ou les polysaccharides anioniques biocompatibles sont choisis parmi les alginates et les alginates modifiés.
Parmi les alginates, on préfère tout particulièrement les alginates comprenant de 32 à 61 % d'unités acide mannuronique (M), de 39 à 68 % d'unités acide guluronique (G) par rapport au nombre total d'unités constituant lesdits alginates, et dans lequel le ratio M/G varie de 0,47 à 1,56.
Parmi de tels alginates, on peut notamment mentionner les alginates de sodium comportant au moins 60 % en nombre d'unités G tels que les produits vendus sous les dénominations commerciales Pronova UP MVG®, Pronova UP LVG®, Alginate SLG20® et Alginate SLG100® par la société Novamatrix, les alginates comportant au moins 50 % en nombre d'unités M tels que les produits vendus sous les dénominations commerciales Pronova UP MVM®, Pronova UP LVM®, Alginate SLM20® et Alginate SLMIOO® par la société Novamatrix, ou bien encore les alginates de sodium vendus sous les dénominations commerciales Alginate Médium Viscosity et Alginate High Viscosity par la société Sigma- Aldrich.
Selon une forme de réalisation tout particulièrement préférée de l'invention, le polysaccharide anionique biocompatible est un alginate de sodium ayant une viscosité supérieure ou égale à 2000 mPa-s et une masse moléculaire moyenne comprise entre 80 000 et 120 000 Da inclusivement.
Au sens de la présente invention, on entend par « alginate modifié », un alginate dont la structure de base est fonctionnalisée par un ou plusieurs groupements, en particulier par un ou plusieurs peptides tels que par exemple des tripeptides composés de L-arginine, de glycine, et d'acide L-aspartique (peptides RGD), qui sont des peptides impliqués dans l'adhésion cellulaire. A titre d'exemple, de tels alginates modifiés sont par exemple vendus sous les dénominations commerciales Novatach®G RGD, Novatach®M RGD, Novatach®G VAPG et Novatach®M REGV par la société NovaMatrix.
Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, la quantité de polysaccharides anionique présents au sein de la solution aqueuse de l'étape 1) varie de 0,5 à 8 % en masse environ, et encore plus préférentiellement de 1 à 3 % en masse environ par rapport à la masse totale de ladite solution aqueuse.
Le ou les polymères cationiques biocompatibles utilisables selon la présente invention ont de préférence une masse moléculaire moyenne (Mwc) supérieure ou égale à 100 000 Daltons, plus préférentiellement allant de 150 000 à 600 000 Daltons environ, en encore plus préférentiellement de 190 000 à 310 000 Daltons environ.
Le ou les polymères cationiques biocompatibles utilisables selon la présente invention sont de préférence choisis parmi les polysaccharides cationiques, en particulier dans le groupe comprenant le chitosan, des formes salines particulières du chitosan et les dérivés du chitosan ; et les polymères ayant des groupes réactifs basiques tels que des groupes aminé ou imine parmi lesquels on peut citer les polyéthylèneimines, les poly(L-lysines), les poly(vinylamines), les poly(aminoacides) et les poly(alkylamines).
Le ou les polymères cationiques biocompatibles sont de préférence choisis parmi le chitosan, des formes salines particulières du chitosan et les dérivés de chitosan. On peut en particulier mentionner les chitosans vendus sous les dénominations commerciales Chitosan Low Molecular Weight, Chitosan Médium Molecular Weight et Chitosan High Molecular Weight, Chitosan High Purity Mw 60,000-120,000, Chitosan High Purity Mw 110,000-150,000 et Chitosan High Purity Mw 140,000-220,000 par la société Sigma-Aldrich, ou bien encore Protasan UP CL 113, 114, 213 et 214 par la société NovaMatrix. Parmi ces chitosans, on préfère tout particulièrement les chitosans ayant une viscosité de 200 à 800 mPa-s environ, une masse moléculaire moyenne comprise entre 190 000 et 310 000 Da inclusivement et un taux de désacétylation supérieur à 80 %.
Les formes salines particulières du chitosan (pouvant également être dénommées sels du chitosan) peuvent notamment être choisies parmi les chlorure, lactate, acétate et glutamate de chitosan. Au sens de la présente invention, on entend par « dérivé du chitosan », un chitosan dont la structure de base est fonctionnalisée par un ou plusieurs groupements fonctionnels, en particulier, par un ou plusieurs groupements choisis parmi les groupements carboxyméthyle, hydroxybutyle ou bien encore un groupement glycérylphosphate-hydroxyéthylcellulose. A titre d'exemples de tels dérivés du chitosan, on peut notamment mentionner les produits vendus sous la dénomination commerciale Chitoscience® ou Chitoceuticals Carboxymethylchitosan® par la société HMC+.
Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, la quantité de polymères cationiques présents au sein de la solution aqueuse de l'étape 1) varie de 0,5 à 15 % en masse environ, et encore plus préférentiellement de 1 à 2,25 % en masse environ par rapport à la masse totale de ladite solution aqueuse.
Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, le rapport en masse polysaccharides anioniques (MPA) / polymères cationiques (MPC) présents dans la solution aqueuse de l'étape 1) varie de 20/80 à 80/20, et encore plus préférentiellement de 40/60 à 60/40 environ.
La concentration totale en polymères présents au sein de la solution aqueuse de l'étape 1), c'est-à-dire la somme des quantités en polysaccharides anioniques et en polymères cationiques, varie de préférence de 1 à 10 % en masse environ, et encore plus préférentiellement de 1,5 à 3,75 % en masse environ par rapport à la masse de la solution aqueuse.
Outre le ou les polysaccharides anioniques et le ou les polymères cationiques, la solution aqueuse préparée lors de l'étape 1) comprend de préférence au moins un tensioactif hydrophile dont la présence permet de stabiliser la mousse formée à l'étape 2).
Au sens de la présente invention, on entend par tensioactif hydrophile, un tensioactif présentant une valeur de HLB (« Hydrophilic-Lipophilic Balance » : balance hydrophile/hydrophobe) supérieure ou égale à 8, et de préférence supérieure ou égale à 12. Leur présence dans la solution aqueuse préparée à l'étape 1) permet de stabiliser la mousse formée lors de l'étape 2).
Le ou les tensioactifs hydrophiles sont de préférence choisis parmi les tensioactifs non-ioniques.
Parmi de tels tensioactifs non-ioniques, on peut en particulier mentionner les esters d'acide gras et de sorbitan éthoxylés (polysorbates) tels que les produits vendus sous les dénominations commerciales Eumulgin®SML20, SMS20 par la société BASF, Montanox®20 PPI, Montanox® 20 API et Montanox®80 PPI par la société Seppic, Alkest® TW20, TW60, TW80, TW80 K, TW327 par la société Univar, Carnacel® TW20 et TW80 par la société Quimica Delta, et Tween® 20, 40, 60, 65, 80 et 85 par la société Sigma- Aldrich ; les copolymères blocs nonioniques polyoxyéthylène-polyoxypropylène(également appelés poloxamères) tels que les produits vendus sous les dénominations commerciales Pluronic®, en particulier Pluronic® F68, Pluronic® F 108 et Pluronic® F 127, par la société Sigma- Aldrich, ou Synperonic® ou Kolliphor®également par la société Sigma-Aldrich ; les dérivés de cellulose tels que Phydroxypropylméthylcellulose ; les glucosides et les alcanolamides.
Le ou les tensioactifs hydrophiles peuvent également être choisis parmi les tensioactifs anioniques, et en particulier parmi le dodécylsulfate de sodium tel que les produits vendus sous les dénominations commerciales Triton ®, en particulier Triton® X-405 par la société Sigma-Aldrich, et le bromure de cétyl triméthylammonium (connu sous l'acronyme CTAB).
Plus rarement, le ou les tensioactifs hydrophiles peuvent être choisis parmi certains polymères cationiques tels que par exemples les polyquaterniums, comme en particulier le Polyquaternium-10.
Enfin, des protéines telles que l'albumine et la gélatine peuvent aussi jouer le rôle de tensioactif hydrophile.
Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, le tensioactif hydrophile est un tensioactif nonionique, et encore plus préférentiellement un polysorbate ou un poloxamère.
Le ou les tensioactifs hydrophiles représentent de préférence de 0,01 à 5 % en masse, et encore plus préférentiellement 1 % en masse environ, par rapport à la masse totale de la solution aqueuse de l'étape 1).
Bien que cela ne soit pas obligatoire, la solution aqueuse préparée à l'étape 1) peut en outre renfermer un ou plusieurs agents plastifiants.
Dans ce cas, le ou les agents plastifiants sont de préférence choisis parmi le glycérol, le sorbitol et leur mélange.
Lorsqu'ils sont utilisés, le ratio du ou des agents plastifiants par rapport aux polymères en solution aqueuse préparée à l'étape 1) peut varier de 10: 1 à 2: 1, préférentiellement de 8: 1 à 3: 1, et encore plus précisément de 6: 1 à 4: 1. L'agitation mécanique effectuée lors de l'étape 2) est de préférence réalisée à une vitesse de rotation supérieure ou égale à 1500 tours par minute (tpm), et encore plus préférentiellement à une vitesse de rotation allant de 1500 à 2100 tpm environ.
La durée de l'agitation mécanique varie généralement de 5 à 120 minutes environ. Typiquement elle est d'environ 30 minutes.
L'agitation mécanique est de préférence réalisée à l'aide d'un appareil à pales classique.
Selon une première forme de réalisation de l'étape 2), la mousse est formée en présence d'un agent moussant qui est alors ajouté à la solution préparée à l'étape 1) juste avant la réalisation de l'étape 2).
Dans ce cas, l'agent moussant (également dénommé « agent porogène » ou « agent générateur de gaz ») est de préférence choisi parmi le bicarbonate de sodium et le carbonate de sodium, et la solution aqueuse de l'étape 1) est alors porté à un pH acide, variant de préférence de 4,0 à 6,5 par ajout d'au moins un agent acidifiant.
Selon cette première forme de réalisation de l'étape 2), l'agent moussant représente alors de préférence de 0,5 à 5 % en masse environ, et encore plus préférentiellement de 1 à 2 % en masse environ, par rapport à la masse totale de la solution aqueuse préparée à l'étape 1).
L'ajout d'un agent acidifiant permet d'obtenir un dégagement gazeux à partir de l'agent moussant présent dans la solution aqueuse.
L'agent acidifiant peut par exemple être choisi parmi l'acide acétique, l'acide adipique, l'acide tartrique, la glucono-ô-lactone et le peroxyde d'hydrogène.
Dans ce cas, l'agent acidifiant (sauf peroxyde d'hydrogène) représente de préférence de 0,05 à 15 % en masse environ par rapport à la masse totale de la solution aqueuse. Si l'agent acidifiant est le peroxyde d'hydrogène, alors sa concentration peut aller jusqu'à 40 % environ en masse par rapport à la masse totale de la solution aqueuse.
Selon une seconde forme de réalisation de l'étape 2), la mousse est formée par introduction d'un gaz sous pression dans la solution aqueuse préparée à l'étape
1)·
Dans ce cas, le gaz est par exemple choisi parmi l'air, l'argon et le dioxyde de carbone. Selon cette seconde forme de réalisation, la pression à laquelle est introduit ledit gaz peut varier de 1 à 100 bars environ.
La durée d'introduction dudit gaz sous pression dans la solution aqueuse peut varier de 20min à 2 h environ.
La congélation de l'étape 3) est de préférence réalisée en portant la mousse obtenue à l'étape 2) à une température inférieure ou égale à -10°C environ, et encore plus préférentiellement à une température allant de -18 à -20°C environ.
Selon une forme de réalisation particulière et préférée, l'étape 3) de congélation est réalisée en maintenant la mousse obtenue à l'étape 2) à une température d'environ -18°C pendant 8 à 24 heures.
Selon une autre forme de réalisation particulière, l'étape 3) de congélation est réalisée en trempant la mousse obtenue à l'étape 2) dans un bain d'azote liquide à une température de -180°C. Dans ce cas, la congélation est rapide, de l'ordre de quelques secondes.
Lors de l'étape de congélation, la mousse obtenue à l'étape 2) peut être introduite dans un moule de façon à conférer une forme particulière à ladite mousse, après congélation.
Selon une forme particulière de réalisation du procédé conforme à l'invention, l'étape 3) de congélation peut être suivie d'une étape 3bis) de lyophilisation de la mousse congelée obtenue à l'issue de l'étape 3).
Dans ce cas, l'étape 3bis) de lyophilisation peut être réalisée sous vide à une température allant de -40 à -50°C environ et à une pression allant de 10 à 100 μηι de mercure environ.
L'agent gélifiant utilisé lors de l'étape 4) de gélification de la mousse congelée est de préférence une solution d'au moins un sel d'un cation divalent ou trivalent dans un solvant. De tels cations sont de préférence choisis parmi les cations inorganiques tels que le cuivre, le calcium, l'aluminium, le magnésium, le strontium, le baryum, le zinc, le chrome, ainsi que parmi les cations organiques tels que les sels d'alkylammonium, la polyéthylèneimine, la poly(vinylamine), les poly(aminoacides) et les poly(alkylamines).
Le solvant de la solution d'agent gélifiant est de préférence l'eau, tamponnée ou non. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, l'agent gélifiant est une solution aqueuse de chlorure de calcium, de chlorure de strontium, de gluconate de calcium, de carbonate de calcium, ou de carbonate de strontium.
La concentration de la solution d'agent gélifiant peut varier de 0,005 M à 1 M environ, et de préférence de 0,05 à 1 M environ.
A l'issue de l'étape 4), la mousse est de préférence lavée plusieurs fois de façon à éliminer le tensioactif, par exemple à l'aide d'une solution à pH neutre telle qu'une solution tampon, par exemple un tampon à base d'acide 4-(2-hydroxyéthyl)- 1-pipérazine éthane sulfonique (tampon HEPES).
L'étape 5) de déshydratation de la mousse gélifiée obtenue à l'étape 4) est de préférence réalisée de façon progressive, par immersion de ladite mousse gélifiée dans des bains successifs d'éthanol absolu de concentrations croissantes. A titre d'exemple, la déshydratation de la mousse gélifiée peut être faite par immersions dans 3 bains d'éthanol absolu à 20 %, puis 3 bains d'éthanol absolu à 40 %, puis 3 bains d'éthanol absolu à 80 %, puis pour finir, 3 bains dans l'éthanol absolu à 100 %, chacune des immersions ayant une durée de 10 à 15 minutes environ.
L'étape 6) de séchage au CO2 supercritique de la mousse déshydratée obtenue à l'issue de l'étape 5) est de préférence réalisée à une température allant de 35à 50°C environ, et à une pression allant de 45 à 95 bars environ.
Selon une forme de réalisation particulière et préférée, l'étape de séchage au CO2 supercritique de la mousse déshydratée est réalisée à une température d'environ 44°C, sous environ 85 bars de pression, pendant environ 25 minutes.
Lorsque l'étape 6) de déshydratation est terminée, la matrice polymère est prête à être utilisée ou stockée pour une utilisation ultérieure. Avant utilisation, ladite matrice est de préférence stérilisée selon les méthodes bien connues de l'homme du métier et telles que par exemple l'exposition aux rayons UV, la γ-irradiation, l'utilisation de faisceaux d'électrons puisés ou non, d'oxyde d'éthylène, l'autoclavage ou le contact avec un alcool ou avec un gaz de formule NOx, la stérilisation par gaz plasma (Sterrad®) pour autant qu'aucune de ces méthodes n'affecte les propriétés de la matrice finale ou les caractéristiques de ces composants.
La matrice polymère biocompatible et biodégradable obtenue par la mise en œuvre du procédé tel que défini selon le premier objet de l'invention, est nouvelle en soi et constitue à ce titre le deuxième objet de l'invention. L'invention a donc également pour objet une matrice polymère biocompatible et biodégradable obtenue par la mise en œuvre du procédé conforme à la présente invention, ladite matrice étant caractérisée en qu'elle se présente sous la forme d'un matériau alvéolaire constitué d'une matrice polymère poreuse résultant de la gélification d'une mousse d'au moins un polysaccharide anionique biocompatible et d'au moins un polymère cationique biocompatible, et en ce que ladite matrice :
- comprend des pores ouverts et interconnectés ayant une dimension moyenne dA allant de 0,2 μηι à 400 μηι ;
- présente un volume poreux allant de 60 à 98 % du volume total de la matrice ;
- présente un module d'élasticité à 50 % de déformation (E /0)variant de 1 à 100 kPa.
Le module d'élasticité à 50 % de déformation E est déterminé à l'aide d'un texturomètre vendu sous la dénomination commerciale TA-XT2 Texture Analyser par la société Stable Micro Systems, avec un piston cylindrique en Plexiglas® (poly(méthacrylate de méthyle) d'un diamètre de 20 mm et une vitesse de compression de 2 mm/s pour mesure la force nécessaire pour comprimer un échantillon de matrice polymère à 50 % de sa hauteur initiale. Le module d'élasticité à 50% de déformation est ensuite calculé en appliquant la formule suivante :
¾% = ¾^ χ ΐοοο dans laquelle E et F sont respectivement le module d'élasticité (en KPa) et la force (en N) nécessaire pour obtenir 50 % de déformation et S est la surface de l'échantillon de matrice polymère (en mm2) au contact du piston. Une telle méthode a par exemple été décrite par Shapiro L et al. (Biomaterials 1997,18, 583-590).
Selon une forme de réalisation préférée de ce matériau, le module d'élasticité en compression varie de 30 à 45 kPa.
Par ailleurs, ladite matrice polymère à l'état réhydraté présente de préférence un module de Young en traction variant de 0,3 à 20 kPa, préférentiellement de 0,5 à 15 kPa et encore plus préférentiellement de 1 à 10 kPa. Les mesures de résistance à la traction des matrices polymères conformes à l'invention ont été réalisées après réhydratation d'échantillons en forme d'haltères dans un milieu « Minimum Essential Médium » (MEM) alpha complet (MEM a complet) jusqu'à gonflement complet. Les mesures ont été réalisées à l'aide d'un texturomètre TAXT2 équipé de mors, selon le protocole décrit dans l'article de Andersen et al, Biomacromolecules, 2012 (Norme ASTMD638-10 (Type I)).
Enfin, ladite matrice polymère présente de préférence des modules de conservation (G') et de perte (G") allant de 100 à 25 000 Pa.
G* est une grandeur rhéologique appelée module complexe. Lorsqu'on soumet un matériau à un test dynamique de cisaillement, on constate qu'il y a un déphasage entre la contrainte appliquée et la déformation du matériau. Cela traduit des phénomènes visco-élastiques de conservation d'énergie (exprimés via le module G', appelé module de conservation) et de dissipation d'énergie (exprimés via le module G" appelé module de perte). Les modules G' et G" sont mesurés lors d'un test rhéologique en mode dynamique (oscillatoire) selon la méthode décrite par Kong H.J. et al (Polymer, 2002, 43, 6239-6246).
Egalement selon une forme de réalisation préférée de ce matériau, les modules (G') et (G") varient de 12 000 à 25 000 Pa pour G' et de 1000 à 3000 kPa pour G".
Comme indiqué précédemment, la nature même du matériau conforme à l'invention (matrice polymère biocompatible à haute porosité), rend son utilisation pour la culture de cellules particulièrement avantageuse.
Par conséquent, un troisième objet de l'invention est l'utilisation de la matrice polymère biocompatible et biodégradable telle qu'obtenue par le procédé tel que défini selon le premier objet de l'invention ou telle que définie dans le second objet de l'invention, comme support de cellules animales ou humaines et/ou pour la culture de cellules animales ou humaines in vitro, en particulier de cellules indifférenciées de mammifères telles que par exemple des cellules souches mésenchymateuses.
En effet, les études effectuées par les inventeurs ont montré qu'une telle matrice constitue un environnement poreux favorable à la viabilité et au maintien des fonctionnalités des cellules souches. De plus, il est possible de faire varier la porosité et les propriétés mécaniques des matrices de l'invention dans les gammes indiquées ci-dessus en fonction du choix de la nature des polymères utilisés pour sa préparation et du type de cellules que l'on souhaite supporter ou cultiver.
Ainsi, l'invention a également pour quatrième objet un support de cellules comprenant une matrice polymère poreuse renfermant des cellules animales ou humaines, en particulier des cellules indifférenciées de mammifère, ledit support étant caractérisé en ce que la matrice polymère poreuse est une matrice telle qu'obtenue selon le procédé tel que défini selon le premier objet de l'invention ou telle que définie dans le second objet de l'invention, et en ce que lesdites cellules sont majoritairement présentes dans les pores de ladite matrice.
L'excellente biocompatibilité et les propriétés mécaniques d'un tel support de cellules rendent son utilisation en thérapie tissulaire, et en particulier en thérapie tissulaire cardiaque particulièrement avantageuse.
Ainsi, l'invention a également pour cinquième objet le support de cellules tel que défini selon le quatrième objet de l'invention, pour une utilisation en médecine régénérative, notamment en thérapie cellulaire, en particulier en thérapie cellulaire cardiaque.
Un tel support permet, après implantation, notamment au niveau d'une lésion du muscle cardiaque, de localiser les cellules sur le site d'implantation, tout en les protégeant lors de l'implantation et en les maintenant à l'état indifférencié de façon à prolonger leurs effets paracrines.
La présente invention est illustrée par les exemples de réalisation suivants, auxquels elle n'est cependant pas limitée.
EXEMPLES
Les matières premières utilisées dans les exemples qui suivent sont listées ci-après :
- Alginate de sodium d'algue brune, de masse moléculaire moyenne comprise entre 80 000 et 120 000 Da, et de viscosité > 2000 mPa-s (à 2% massique dans l'eau, et à 25°C), vendu sous la dénomination commerciale Alginic acid sodium sait from brown algae - Médium viscosity par la société Sigma-Aldrich ;
- Chitosan désacétylé à 80 %, de masse moléculaire moyenne comprise entre 190 000 et 300 000 Da, de viscosité comprise entre 200 et 800 mPa-s (à 1 % massique dans l'acide acétique à 1% et à 25°C), vendu sous la dénomination commerciale Chitosan médium molecular weight par la société Aldrich ;
- NaCl et carbonate de calcium (société BDH Prolabo)
- acide acétique pur (société Fisher Chemical)
- éthanol absolu, tampon HEPES (société Sigma-Aldrich) Caractérisations physico-chimiques
Microscopie électronique à balayage (MEB :
Les matrices polymères préparées dans les exemples qui suivent ont été métallisées à l'argent par pulvérisation cathodique à l'argon à l'aide d'un appareil vendu sous la dénomination commerciale Sputter Coater S 150B® par la société Edwards, puis observées à l'aide d'un microscope électronique à balayage JSM- 6400 de la société Jeol sous une tension de 10 kV. Pour chaque échantillon, 10 mesures du diamètre des pores ont été effectuées en surface et en coupe transversale puis la moyenne a été calculée.
Microscopie électronique à balayage environnementale :
Des échantillons cubiques de dimensions approximatives 5x5x2,5 mm, ont été découpés à partir des matrices polymères préparées dans les exemples qui suivent et introduits à l'état sec dans la chambre d'un microscope ESEM Quanta® 250 FEG de la société FEI. Les échantillons y ont été hydratés progressivement en contrôlant le taux d'humidité dans la chambre qui augmente progressivement de 85 à 99 % en régulant la pression de vapeur d'eau. La tension d'accélération a été réglée à 15 kV et la température à 2°C.
Résistance mécanique (Essai de compression uniaxiale) :
Des essais de compression uniaxiale ont été effectués sur des échantillons des matrices polymères préparées dans les exemples qui suivent, après hydratation pendant 24 heures dans un milieu de culture cellulaire. Chaque échantillon a été soumis à 3 essais de compression uniaxiale et les mesures ont été faites en triple. Les mesures ont été réalisées à l'aide d'un texturomètre vendu sous la dénomination commerciale TA-XT2 Texture Analyser par la société Stable Micro Systems, avec un piston cylindrique en aluminium d'un diamètre de 20 mm et une vitesse de compression de 2 mm/s pour mesure la force nécessaire pour comprimer les échantillons à 50 % de leur hauteur initiale. Le module d'élasticité à 50% de déformation a ensuite été calculé en appliquant la formule suivante :
¾% = ¾^ χ ΐοοο dans laquelle E et F sont respectivement le module d'élasticité (en KPa) et la force (en N) nécessaire pour obtenir 50 % de déformation et S est la surface de l'échantillon (en mm2) au contact du piston. Résistance mécanique (Essais en traction uniaxiale) :
Dans les exemples qui suivent, des essais de traction ont été effectués sur des échantillons des matrices polymères en forme d'haltères (selon la Norme ASTM D638-10 (Type I)), après réhydratation pendant 24 heures dans un milieu de culture cellulaire. Le module d'Young des échantillons hydratés a été déterminé en traction uniaxiale à l'aide d'un texturomètre vendu sous la dénomination commerciale TA-XT2 Texture Analyser par la société Stable Micro Systems, avec une vitesse constate de 0,5 mm/s pour mesurer la force nécessaire jusqu'à la rupture. La courbe de la contrainte (égale à la force en Newtons rapportée à la surface en mm ) en fonction de la déformation (en %) est tracée et le module d'Young est ensuite calculé comme étant la pente à l'origine dans la partie linéaire de cette courbe. Les mesures sont faites sur 3 à 5 échantillons pour chaque ratio alginate/chitosan. Une telle méthode est décrite par exemple dans l'article de Andersen et al., 2012, Biomacromolecules.
Cultures de cellules souches :
Des cultures de cellules souches mésenchymateuses de moelle osseuse de rat (CSMr) ont été réalisées de la façon suivante :
Un milieu de culture de cellules « Minimum Essential Médium » (MEM) alpha complet (MEM a complet) a été préparé en mélangeant 450 mL de milieu MEM a, GlutaMAX® vendu sous la référence 32561 par Gibco, 5 mL d'un mélange Pénicilline/Streptomycine (10000 U /mL) vendu sous la référence 15140 par Gibco et 50 mL de Sérum de veau fœtal vendu sous la référence A 15-043 par PAA.
Les CSMr ont été décongelées dans 15 mL de milieu de culture MEM a complet préalablement chauffé à 37°C. Après centrifugation pendant 5 min à 1200 tpm, le surnageant a été aspiré puis le culot de cellules a été repris dans 25 de milieu de culture MEM a complet. Les cellules ont ensuite été ensemencées dans une flasque de culture à la densité de 10 000 cellules/cm2. Le milieu de culture MEM a complet a été changé tous les 2 à 3 jours. Les cellules ont été passées à confluence et réensemencées à la densité de 10 000 cellules/cm2.
Evaluation de la biocompatibilité in vitro :
Les CSMr ont été lavées deux fois avec du tampon PB S lx, puis décollées à la trypsine et comptées. Elles ont ensuite été centrifugées pendant 5 min à 1200 tpm, puis le culot de cellules a été repris dans du milieu de culture MEM a complet. 15 L de suspension cellulaire contenant 100 000 CSMr ont été déposés sur les échantillons des matrices polymères à l'état sec dans une plaque de 48 puits, centrifugés pendant 1 min à 400 g et à 25 °C afin d'obtenir un ensemencement homogène en profondeur et enfin hydratés dans du milieu de culture MEM a complet. Les plaques ont été maintenues en conditions de culture à 37°C dans une atmosphère à 5 % de CO2.
Evaluation de la viabilité cellulaire au sein des matrices polymères :
-Sérum physiologique : Solution de NaCl à 0,9 % en masse dans l'eau désionisée,
- Marqueurs fluorescents : kit d'essai de la viabilité et de la cytotoxicité vendu sous la dénomination utilisant la calcéine AM et PEthidium-III, vendu sous la dénomination « Viability/Cytotoxicity Assay Kit for Live & Dead cells », référence FP-BF4710 par la société Interchim Fluo Probes®, France.
Une solution de marquage des cellules a été préparée juste avant utilisation en diluant les marqueurs au 1/10 dans un mélange sérum physiologique/milieu de culture MEM a 1/1 (v/v) de façon à obtenir une solution de marqueurs à 2 μΜ d'Ethidium-III et 1 μΜ de calcéine AM. La solution de marquage a été gardée à l'obscurité jusqu'à utilisation.
Les cellules CSMr ont été lavées 1 fois avec un mélange sérum physiologique/milieu de culture MEM a 1/1 (v/v) puis incubées avec la solution de marquage pendant 30 min à 37°C à l'obscurité. Après incubation, les cellules ont été lavées au sérum physiologique et conservées dans le sérum physiologique à 37°C jusqu'à observation.
L'observation du marquage a été réalisée à l'aide d'un microscope confocal Zeiss 780 : longueur d'onde d'excitation de la calcéine AM : 495 nm ; longueur d'onde d'émission de la calcéine AM : 515 nm ; longueur d'onde d'excitation de PEthidium-III : 495 nm, longueur d'onde d'émission de Ethidium-III : 635 nm. Des images successives en profondeur des matrices ont été acquises, puis une reconstruction en 3 dimensions a été obtenue en utilisant le logiciel associé au microscope.
Evaluation de la biocompatibilité in vivo :
La biocompatibilité in vivo des matrices polymères a été évaluée sur 3 rats femelles de souche Lewis et de poids moyen 200g. Pour l'anesthésie, l'animal a été placé dans une boîte d'induction au gaz et a reçu un mélange gazeux O2 + isoflurane à 4%. Après perte totale des réflexes périphériques, l'animal a été placé sur le dos. L'anesthésie gazeuse a été entretenue à 2 ou 3% d'isoflurane. Une injection de buprénophrine (100 g/kg) en souscutané a été pratiquée. L'abdomen a été largement rasé, suivi d'une désinfection à l'alcool 70°. Après avoir vérifié la profondeur de Panesthésie et la perte totale des réflexes périphériques, une incision cutanée a été effectuée afin d'exposer les muscles pectoraux. Un flexible «écarteur» a été mis en place. La matrice polymère a été glissée entre 2 plans musculaires. La poche musculaire a ensuite été fermée par un point de suture à l'aide d'un monofil 7/0 Prolene. L'écarteur a été retiré et une toilette péritonéale a été réalisée. Le plan cutané a été refermé à l'aide du fil à peau 5/0 Ethilon. Toute l'intervention a été réalisée par un chirurgien sous microscope opératoire (Zeiss OPM1 FC).
Evaluation des effets angiogéniques in vivo :
Les effets angiogéniques in vivo des matrices polymères ont été évalués sur des rats après implantation intramusculaire des matrices. L'implantation des matrices a été réalisée selon le même protocole que celui utilisé ci-dessus pour l'évaluation de la biocompatibilité in vivo. La formation de vaisseaux capillaires et de vaisseaux plus matures (artérioles) a été étudiée après 28 jours d'implantation, en immunofluorescence en utilisant des anticorps dirigés contre le facteur de Von Willebrand (VWF) permettant de détecter les cellules endothéliales et contre l'actine alpha des muscles lisses (α-SMA) permettant de détecter les muscles des artérioles selon les protocoles ci-après :
Histologie -Immunomarquages :
Vingt-huit jours après leur implantation, les matrices ont été prélevées, rincées au sérum physiologique et fixées immédiatement au paraformaldéhyde 4% (dans du PBS IX, pH 7,4) pendant 48h, puis transférées dans de l'éthanol 70%. Après inclusion en paraffine, des coupes histologiques d'épaisseur 4 à 6 μηι ont été réalisées au microtome. Un marquage histologique hématoxyline-éosine et des marquages immunofluorescents anti- α-SMA (smooth muscle actin) et anti-VWF (Von Willebrand Factor) ont été effectués. Pour les marquages en immunofuorescence, les coupes sur lames ont d'abord été déparaffmées dans le xylène (3 bains de 5min), puis réhydratées dans des bains successifs d'éthanol (5min chacun) et enfin dans de l'eau (5min). Un démasquage des sites antigéniques a été effectué dans un tampon Tris (lOmM) - EDTA (ImM) contenant 0,05% de Tween20 à 121° pendant 3min. Les échantillons ont ensuite été perméabilisés au Triton (0,5%) et les fonctions aldéhyde du fixateur n'ayant pas réagi ont été neutralisées dans une solution de glycine 0,1 M (2 bains de 10min chacun). Les sites antigéniques non-spécifiques ont été saturés avec une solution tampon de PBS contenant 2% de sérum de chèvre, 1% d'albumine de sérum bovin et 0,2% de Triton (30min). Les lames ont ensuite été marquées avec un anticorps anti- a-SMA (monoclonal mouse anti-alpha-SMA, A2547, Sigma, dilution l/1000e) et un anticorps anti-VWF (polyclonal rabbit anti-human VW Factor, A0082, Dako, dilution l/200e) dilués dans la solution tampon de saturation. Après trois lavages (PBS-Tween20 0,2%, 10min chacun), des anticorps secondaires ont été ajoutés : Alexa Fluor® 568 goat anti-mouse (Al 1019, Life Technologies) et AlexaFluor® 488 goat anti-rabbit (Al 1008, Life Technologies) pendant 30min à l'obscurité. Après 3 lavages, les noyaux ont été marqués au DAPI (D9542, Sigma, dilution 0,05 g/ml dans du PBS, 10min). Enfin, les lames ont été lavées et montées avec une lamelle en utilisant une solution de montage pour fluorescence (F4680, Sigma). Toutes les étapes ont été effectuées à température ambiante.
Observation des immunoniarquages par microscopie confocale
L'observation des immunomarquages a été faite au microscope confocal Zeiss LSM 780 (Cari Zeiss Microscopy) au grossissement x63. Pour chaque animal, le nombre de vaisseaux positifs pour le α-SMA dont la lumière est fermée et dont le diamètre est supérieur ou égal à 5μηι a été compté dans la zone de l'implant sur au moins 5 photos non-chevauchantes. Connaissant la surface totale du champ optique (en mm2), la densité d'artérioles a été calculée comme étant égale au nombre de vaisseaux/mm2.
Statistiques sur les immunoniarquages
Pour la comparaison du nombre de vaisseaux par unité de surface entre les groupes implantés (matrices L+ ou référence, acellulaires ou contenant des CSM), le test t de Student bilatéral a été utilisé. L'analyse statistique a été effectuée avec le logiciel vendu sous la dénomination commerciale GraphPadPrism version 4 (PrismGraphPad, San Diego, CA). La distribution Gaussienne des données a été testée avec un test de normalité et les résultats ont été exprimés par leur moyenne ± erreur-type de la moyenne. Un test est considéré comme significatif si la p-value est inférieure à 0,05.
EXEMPLE 1
Préparation de matrices polymères poreuses conformes à la présente invention et de matrices polymères poreuses comparatives ne faisant pas partie de l'invention - Caractérisations
Dans cet exemple, on a préparé des matrices polymères poreuses conformes à l'invention à base d'alginate à titre de polysaccharide anionique et de chitosan à titre de polymère biocompatible cationique, en utilisant différents ratios massiques alginate/chitosan selon le Tableau 1 ci-après :
TABLEAU 1
(*) : Matrices comparatives ne faisant pas partie de l'invention
1) Préparation des matrices polymères
On a préparé les compositions suivantes :
- Solvant de Palginate (pour 200 g) : 1,8 g de NaCl, compléter à 200 g avec de l'eau désionisée ;
- Solvant du chitosan (pour 100 g) : 0,9 g de NaCl + 1,5 g d'acide acétique pur (soit 0,25 M) et compléter à 100 g avec de l'eau désionisée ;
- Tampon I (pour 1000 g) : 9,0026 g de NaCl + 3,2540 g de tampon HEPES, compléter à 1000 g avec de l'eau Milli-Q®et ajuster le pH à 7,4 avec de l'acide chlorhydrique (HC1) 1M ou 2M.
- Tampon II de gélification (pour 500 mL) : 5 g de chlorure de calcium (soit 0,1 M) + 50 g d'acide acétique pur et compléter à 500 g avec de l'eau Milli-Q® (Merck) puis homogénéiser.
- Agent porogène testé : Sodium bicarbonate :NaHCO3 (société Sigma- Aldrich) - introduit à l'étape 1.
Tensioactif testé : Polysorbate 20 vendu sous le nom commercial Montanox® 20 DF (société Seppic), introduit à l'étape 1.
Les solutions A, B, C, et D dont les spécifications sont données dans le Tableau 2 suivant ont ensuite été préparées :
TABLEAU 2
Solutions A B C D
Solvant de Palginate (g) - - - 200
Poudre d'alginate (g) - - - 6
Solvant du chitosan (g) 100 100 100 -
Poudre de chitosan (g) 2 3 4,5 - Les solutions A, B, C et D ont été agitées entre 1600 et 1800 tpm pendant 60 min.
On a ensuite préparé les mousses ayant la composition indiquée dans le Tableau 3 ci-après (pourcentages en masse) selon le protocole décrit précédemment (étapes 1 à 6 du procédé conforme à l'invention) :
TABLEAU 3
(*) : Matrices comparatives ne faisant pas partie de l'invention
Les différents ingrédients composant les mousses ont été mélangés et les compositions résultantes ainsi obtenues ont été agitées à 1800 tpm pendant 30 minutes.
Chacune des mousses ainsi obtenues a ensuite été coulée en plaque de 48 puits à raison de 500 L par puit puis immédiatement congelée à -20°C.
Après congélation, une partie des mousses (appelées « L+ ») a été lyophilisée à une température de -50°C et une pression comprise entre 10 et 100 μηι de mercure sous vide (selon l'étape 3bis du procédé conforme à l'invention). Une autre partie des mousses congelées (appelées «L~») n'a pas subi cette étape de lyophilisation.
Les mousses congelées et lyophilisées L+ et les mousses congelées L" ont ensuite été gélifiées par ajout de 500 L de tampon II de gélification dans chacun des puits, étant entendu que pour réaliser la gélification de la Mousse 0/100, 500 μΐ d'une solution de NaOH 1M a été utilisée à la place du tampon II de gélification puisqu'il est connu que la soude utilisée à cette concentration fait gélifier le chitosan.
Au bout d'une heure, les plaques ont été rincées plusieurs fois à l'aide du tampon I de façon à éliminer complètement le tensioactif (3 lavages).
Les mousses gélifiées ont ensuite été déshydratées par immersion des plaques dans des bains successifs de concentration croissante en éthanol absolu : 20 %, 40 % et 80 % à raison de 3 immersions successives de 10 min dans chacun des bains, la dernière déshydratation ayant été réalisée dans un bain d' éthanol absolu à 100 % à raison de 3 immersions successives de 15 minutes.
Les mousses gélifiées et déshydratées ont ensuite été séchées au CO2 supercritique. Pour ce faire, les mousses ont été retirées des plaques 48 puits, placées dans des portes échantillons qui ont été introduits dans la chambre d'un appareil de séchage au CO2 supercritique E3000 Séries Critical Point Dryer de la société Quorum Technologies. Le séchage au CO2 supercritique a été réalisé à une température de 44°C sous une pression de 85 bars pendant 25 minutes. La dépressurisation de la chambre a été effectuée à un débit de 2 bars/min jusqu'à atteindre la pression atmosphérique. La chambre a ensuite été ouverte et les matrices attendues ont été récupérées.
2) Résultats des caractérisations
L'aspect macroscopique des matrices ainsi obtenues est montré par la figure 1 annexée qui représente l'aspect microscopique de la structure interne des matrices L+ sèches ou hydratées. Les images des matrices sèches sont obtenues en MEB. Les images des matrices hydratées sont obtenues en MEB environnementale en augmentant progressivement le taux d'humidité de 85 à 99%. La barre d'échelle correspond à ΙΟΟμηι.
Sur cette figure, la figure la correspond aux photos MEB des matrices sèches. Les photos des matrices hydratées ont été obtenues en MEB environnementale en augmentant progressivement le taux d'humidité de 85 % (figure lb) à 99 % (figure ld), la figure le correspondant à un état d'hydratation intermédiaire. Sur la figure 1, la barre d'échelle correspond à 100 μπι.
Ces photos montrent dans toutes les matrices présentées la présence de pores interconnectés qui se déploient sous l'effet de la réhydratation ; l'observation microscopique permet de visualiser la porosité ouverte vers l'extérieur des matrices obtenues. L'évaluation quantitative de la porosité des matrices ainsi obtenues est donnée par la figure 2 annexée : quantification de la taille des pores des matrices sèches L+ (correspondant aux photos sur la figure la). Les valeurs affichées sont sous la forme moyenne±écart-type de la moyenne. La valeur de p<0,05 est considérée comme significative. * p<0,05 ; ** p<0,01 ; *** p<0,001.
La porosité de surface (diamètre des pores mesuré au MEB en surface) est reportée sur la figure 2a (diamètre des pores en μηι en fonction des matrices préparées). La porosité en coupe (diamètre transversal des pores mesuré au MEB) est reportée sur la figure 2b (diamètre transversal des pores en μηι en fonction de matrices préparées).
Les résultats montrent une similitude de porosité entre matrices alginate et matrices alginate/chitosan, qui se montrent globalement supérieure à celle des matrices en chitosan seul, bien qu'elles soient toutes dans le domaine de porosité reconnu comme étant favorable à la survie et la prolifération cellulaire. Les matrices d' alginate et alginate/chitosan apparaissent donc plus adaptées pour un ensemencement en 3D.
Les résultats de résistance des matrices à la compression sont donnés à la figure 3 annexée, représentant les propriétés mécaniques en compression des matrices L+ hydratées dans du milieu de culture cellulaire soumises à trois cycles de compressions successifs, ainsi qu'à la figure 4 annexée qui compare les résultats obtenus avec la matrice M40/60 L+ ayant subi l'étape intermédiaire 3bis de lyophilisation à ceux obtenus avec la matrice M40/60 L" n'ayant pas subi ladite étape. En ce qui concerne les résultats présentés à la figure 3, les comparaisons statistiques sont faites versus M 100/0.* p<0,05 ; *** p<0,001.
Sur la figure 3, le module élastique différentiel(en kPa) est fonction de la nature des matrices préparées, les barres blanches correspondent au premier cycle de compression, les barres grises au deuxième cycle de compression et les barres noires au troisième cycle de compression.
Sur la figure 4, la force (en Newton, N) est fonction de la déformation (en %), les courbes en trait continu correspondent au premier cycle de compression, les courbe en trait discontinu au deuxième cycle de compression et les courbes en pointillés au troisième cycle de compression.
Les résultats de la figure 3 montrent la synergie liée à l'interaction entre l'alginate et le chitosan, qui aboutit à des matrices aux propriétés mécaniques optimisées comparativement aux matrices à base d' alginate seul (M 100/0) ou de chitosan seul (MO/100). La méthode de séchage au CO2 supercritique selon l'étape 6 du procédé conforme à l'invention, a permis l'obtention d'aérogels préservant la porosité de la mousse générée à l'étape 2) puis lors de la gélification à l'étape 4), et les propriétés mécaniques liées à la formation de complexes de polyélectrolytes de charges opposées. La matrice conforme à l'invention dans laquelle le rapport alginate/chitosan est de 50/50 (matrice M50/50) présente les meilleures propriétés de résistance mécanique. A l'inverse les matrices non conformes à l'invention (matrices MO/ 100 et M 100/0) présentent des propriétés mécaniques plus faibles qui peuvent être un frein à leur utilisation pour l'implantation.
Les résultats présentés sur la figure 4 montrent que l'étape 3bis de lyophilisation, bien qu'optionnelle, permet d'améliorer les propriétés mécaniques des matrices conformes à l'invention, la résistance à la compression étant supérieure lorsque la matrice a subi ladite étape.
Les résultats des essais de viabilité des cellules CSMr dans les matrices MO/100, M40/60 et M100/0 après 7 jours de culture sont reportés dans le Tableau 4 ci-après :
TABLEAU 4
(*) : Matrices comparatives ne faisant pas partie de l'invention
Dans le tableau 4, les signes « + » se rapportent à la présence de cellules vivantes (cellules apparaissant en vert à l'observation au microscope confoncal car marquées à la calcéine AM). Le nombre de « + » se rapporte au nombre de cellules vivantes détectables. Toutes les matrices contiennent des cellules vivantes après 7 jours de culture, ce qui démontre la biocompatibilité des matrices conformes à l'invention.
Enfin, il ressort des essais des évaluations de la biocompatibilité après implantation chez le rat (évaluation 1 semaine après implantation intra-musculaire au niveau pectoral) que :
- les matrices obtenues par le procédé conforme à l'invention se prêtent bien à une manipulation chirurgicale et à une implantation sans que cela ne les abîme ;
- l'implantation des matrices n'engendre pas pour les animaux de gêne à se déplacer, à se nourrir, etc. ; - l'implantation ne provoque pas de réaction inflammatoire massive ni aucune autre réaction physiologique pouvant mettre en danger la santé des animaux implantés ;
- une semaine après leur implantation, les matrices sont maintenues en place (à l'endroit de l'implantation) et conservent leur intégrité (pas de débris de matrice).
EXEMPLE 2
Etude du comportement à la réhydratation de deux matrices conformes à la présente invention.
Dans cet exemple on a comparé le comportement à la réhydratation de la matrice M40/60 conforme à l'invention et ayant subi une étape intermédiaire 3bis de lyophilisation, telle que préparée selon le procédé décrit ci-dessus à l'exemple 1 (matrice M40/60 L+) à celui de la matrice M40/60 conforme à l'invention mais n'ayant pas subi cette étape intermédiaire 3bis de lyophilisation, telle que préparée également selon le procédé décrit ci-dessus à l'exemple 1 (Matrice M40/60 L").
Pour ce faire, des échantillons de diamètre identique de chacune de ces deux matrices ont été immergés dans l'eau pendant 5 min. Des photos de chacune des matrices prises avant et après immersion sont données à la figure 5 annexée.
On peut observer que la matrice M40/60 L+ ayant subi l'étape intermédiaire 3bis de lyophilisation du procédé conforme à l'invention gonfle plus vite dans l'eau et atteint son niveau de gonflement définitif (état d'hydratation maximal) en moins de 5 min alors que la matrice M40/60 L" n'ayant pas subi ladite étape gonfle plus lentement et n'atteint pas son niveau d'hydratation maximal dans ce délai. Par conséquent, ces résultats montrent que bien qu'optionnelle, cette étape intermédiaire de lyophilisation permet d'améliorer les propriétés de réhydratation des matrices conformes à l'invention.
EXEMPLE 3
Evaluation des effets angiogenigues d'une matrice conforme à l'invention comparativement à une matrice non conforme à la présente invention.
Dans cet exemple, on a évalué les effets angiogéniques de la matrice M40/60 L+ conforme à l'invention et telle que préparée ci-dessus à l'exemple 1, comparativement à ceux d'une matrice non conforme à l'invention, obtenue selon un procédé de préparation en tous points identique à celui de la matrice M40/60L+ sauf que les deux dernières étapes de déshydratation et de séchage au CO2 supercritique ont été remplacées par une nouvelle étape de congélation puis une nouvelle étape de lyophilisation, lesdites étapes étant effectuées dans les mêmes conditions que les étapes de congélation de la mousse et de lyophilisation de la mousse congelée décrites ci-dessus à l'exemple 1. Ladite matrice, doublement lyophilisée donc, est dénommée M40/60 REF.
Chacune de ces deux matrices a été testée après implantation en l'état chez le rat (matrice M40/60 L+ conforme à l'invention et matrice M40/60 REF non conforme à l'invention), ainsi qu'après ensemencement préalable par 500 000 CSMr (matrice M40/60 L+-CSM conforme à l'invention et matrice M40/60 REF- CSM non conforme à l'invention). Chaque matrice a été testée sur 2 rats.
Les évaluations ont été effectuées après 28 jours d'implantation.
La figure 6 annexée donne le nombre de vaisseaux positifs au α-SMA par mm2 après 28 jours d'implantation pour chacune des matrices testées.
Des observations au microscope à fluorescence (non représentées) ont montré que la matrice M40/60 L+ implantée est richement vascularisée et que les vaisseaux sont répartis dans la totalité du tissu granulaire qui se forme suite à sa biodégradation. Les vaisseaux présents dans les matrices sont fonctionnels (car ils contiennent des globules rouges). En présence des CSMr ensemencées dans la matrice, la vascularisation de cette dernière est plus importante (237±44 vaisseaux par mm2 dans le groupe M40/60 L+ versus 391±127 vaisseaux par mm2 dans le groupe 40/60 L -CSM). Dans le cas de la matrice M40/60 REF non conforme à l'invention, la même tendance est observée en présence de CSM (166±11 vaisseaux par mm2 versus 199±21 vaisseaux par mm2). On constate cependant que la vascularisation de la matrice M40/60 REF est significativement moins abondante que celle de la matrice M40/60 L+ séchée au CO2 supercritique conforme à la présente invention.
Ces essais démontrent que le choix de l'étape de séchage final au CO2 supercritique n'est pas une simple alternative à une étape de lyophilisation mais qu'au contraire ce mode de séchage influence les propriétés de la matrice résultante, notamment ses propriétés angiogéniques après implantation.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de préparation d'une matrice polymère biocompatible et biodégradable comportant un réseau de pores ouverts et interconnectés, ledit procédé comportant au moins les étapes suivantes :
1) la préparation d'une solution aqueuse comprenant au moins un polysaccharide anionique biocompatible et au moins un polymère cationique biocompatible,
2) l'agitation mécanique de ladite solution obtenue ci-dessus à l'étape précédente en présence d'un agent moussant ou d'un gaz sous pression, pour former une mousse,
3) la congélation de la mousse obtenue ci-dessus à l'étape précédente, pour obtenir une mousse congelée,
4) la gélification de la mousse congelée obtenue ci-dessus à l'étape précédente, par ajout à ladite mousse d'au moins un agent gélifiant en solution dans un solvant, pour obtenir une mousse gélifiée,
5) la déshydratation de la mousse gélifiée obtenue ci-dessus à l'étape précédente, pour obtenir une mousse gélifiée déshydratée, puis
6) le séchage de la mousse gélifiée déshydratée obtenue ci-dessus à l'étape précédente, par traitement au CO2 supercritique, pour obtenir ladite matrice polymère.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou les polysaccharides anioniques biocompatibles ont une masse moléculaire moyenne (MwA) supérieure ou égale à 75 000 Daltons.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le ou les polysaccharides anioniques biocompatibles sont choisis parmi les alginates et les alginates modifiés.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la quantité de polysaccharides anioniques présents au sein de la solution aqueuse de l'étape 1) varie de 0,5 à 8 % en masse par rapport à la masse totale de ladite solution aqueuse.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les polymères cationiques biocompatibles ont une masse moléculaire moyenne (Mwc) supérieure ou égale à 100 000 Daltons.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les polymères cationiques sont choisis parmi le chitosan, des formes salines particulières du chitosan et les dérivés du chitosan.
7 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la quantité de polymères cationiques présents au sein de la solution aqueuse de l'étape 1) varie de 0,5 à 15 % en masse par rapport à la masse totale de ladite solution aqueuse.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport en masse polysaccharides anioniques (MPA) / polymères cationiques (MPC) présents dans la solution aqueuse de l'étape 1) varie de 20/80 à 80/20.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la solution aqueuse préparée lors de l'étape 1) comprend en outre au moins un tensioactif hydrophile.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les tensioactifs hydrophiles représentent de 0,01 à 5 % en masse par rapport à la masse totale de la solution aqueuse de l'étape 1).
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la mousse est formée en présence d'un agent moussant qui est alors ajouté à la solution préparée à l'étape 1) juste avant la réalisation de l'étape 2).
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que lors de l'étape 2), la mousse est formée par introduction d'un gaz sous pression dans la solution aqueuse préparée à l'étape 1).
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape 3) de congélation est suivie d'une étape 3bis) de lyophilisation de la mousse obtenue à l'issue de l'étape 3).
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'agent gélifiant utilisé lors de l'étape 4) de gélification de la mousse congelée est une solution d'au moins un sel d'un cation divalent ou trivalent dans un solvant.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape 6) de séchage au CO2 supercritique de la mousse déshydratée obtenue à l'issue de l'étape 5) est réalisé à une température allant de 35 à 50°C, et à une pression allant de 45 à 95 bars.
16. Matrice polymère biocompatible et biodégradable obtenue par la mise en œuvre du procédé tel que défini à l'une quelconque des revendications précédentes, ladite matrice étant caractérisée en qu'elle se présente sous la forme d'un matériau alvéolaire constitué d'une matrice polymère poreuse résultant de la gélification d'une mousse d'au moins un polysaccharide anionique biocompatible et d'au moins un polymère cationique biocompatible, et en ce que ladite matrice :
- comprend des pores ouverts et interconnectés ayant une dimension moyenne dA allant de 0,2 μηι à 400 μηι ;
- présente un volume poreux allant de 60 à 98 % du volume total de la matrice ;
- présente un module d'élasticité à 50 % de déformation (E50o/o) variant de 1 à 100 kPa.
17. Matrice selon la revendication 16, caractérisée en ce qu'elle présente à l'état réhydraté un module de Young mesuré en traction variant de 0,3 à 20 kPa.
18. Utilisation d'une matrice polymère biocompatible et biodégradable telle qu'obtenue selon le procédé défini à l'une quelconque des revendications 1 à 15 ou telle que définie à la revendication 16 ou 17, comme support de cellules animales ou humaines et/ou pour la culture de cellules animales ou humaines in vitro.
19. Utilisation selon la revendicationl8, caractérisée en ce que lesdites cellules sont des cellules indifférenciées de mammifères.
20. Support de cellules comprenant une matrice polymère poreuse renfermant des cellules animales, ledit support étant caractérisé en ce que la matrice polymère poreuse est une matrice telle qu'obtenue selon le procédé tel que défini à l'une quelconque des revendications 1 à 15ou telle que définie à la revendication 16 ou 17, et en ce que lesdites cellules sont majoritairement présentes dans les pores de ladite matrice.
21. Support de cellules selon la revendication 20, pour une utilisation en médecine régénérative.
22. Support de cellules selon la revendication 20, pour une utilisation en thérapie cellulaire, en particulier en thérapie cellulaire cardiaque.
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